DE69102949T2 - Method and device for producing a brush tool. - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bürstenwerkzeuges, insbesondere eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges mit einer zentralen Nabe und von dieser sich erstreckenden Borsten.The present invention relates to a method and an apparatus for producing a brush tool, in particular a rotatable brush tool with a central hub and bristles extending from it.
Rotierbare Bürstenwerkzeuge werden in der Industrie zum Reinigen, Polieren, Entgraten, Fertigbearbeiten und Schlichten von Metallen und anderen Materialien benutzt. Rotierbare Bürsten werden normalerweise aus einzelnen Büscheln aus Borstenmaterial (welches Draht oder nicht-metallische Materialien wie Tampico, Pferdehaar, Nylon und dergleichen sein kann) hergestellt, welches hälftig gefaltet ist, um eine Schlinge zu bilden. Die Schlinge wird verwendet, um die Büschel an einer rotierbaren Nabe anzubringen. Die Schlingen werden durch Klammern gehalten oder dadurch, daß sie durch Perforationen in einer Scheibe oder entlang einem Kreisring unter Bildung einer Schlinge geführt werden. Bürstenkonstruktionen dieser Art sind beispielsweise im U.S.-Patent Nr. 4.092.758 offenbart. Andere Verfahren zum Befestigen der Borsten, zum Beispiel mittels thermoplastischer Bänder, wie z. B. im U.S.-Patent 2.190.206 offenbart, sind ebenfalls bekannt.Rotatable brush tools are used in industry for cleaning, polishing, deburring, finishing and smoothing metals and other materials. Rotatable brushes are typically made from individual tufts of bristle material (which may be wire or non-metallic materials such as tampico, horsehair, nylon and the like) folded in half to form a loop. The loop is used to attach the tufts to a rotatable hub. The loops are held in place by clamps or by passing them through perforations in a disk or along an annulus to form a loop. Brush constructions of this type are disclosed, for example, in U.S. Patent No. 4,092,758. Other methods of attaching the bristles, for example, by means of thermoplastic tapes such as B. disclosed in U.S. Patent 2,190,206, are also known.
Unabhängig davon, wie die Borsten an der Nabe bekannter Bürsten angebracht sind, werden die Borsten nahezu ausnahmslos in Form von einzelnen Büscheln in die Nabe eingeführt oder in BündeIn um einen kreisförmigen Ring angeordnet. Dies führt in zumindest zwei Hinsichten zu einem Verlust von Borstenmaterial. Zum ersten erfordert die Notwendigkeit, die Borsten hälftig zu biegen, um eine Schlinge zu bilden, zusätzliches Material in der Schlinge. Zum zweiten bilden aufgrund des Faltens die Enden der Borsten kein Bündel mit einheitlicher Länge; die Borsten an der Innenseite der Schlinge werden länger sein als die Borsten an der Außenseite der Schlinge. Somit müssen die Borsten länger sein als an sich erforderlich wäre, so daß sie auf die gewünschte Länge geschnitten werden können, nachdem die Büschel gebildet und in die Nabe eingeführt worden sind.Regardless of how the bristles are attached to the hub of known brushes, the bristles are almost invariably inserted into the hub in the form of individual tufts or arranged in bundles around a circular ring. This results in a loss of bristle material in at least two respects. First, the need to bend the bristles in half to form a loop requires additional material in the loop. Second, due to folding, the ends of the bristles do not form a bundle of uniform length; the bristles on the inside of the loop will be longer than the bristles on the outside of the loop. Thus, the bristles must be longer than would otherwise be necessary so that they can be used on the can be cut to the desired length after the tufts have been formed and inserted into the hub.
Ein gutes Bürstenwerkzeug sollte eine gleichförmige Verteilung der Borsten am Umfang des Werkzeuges aufweisen. Bürsten des Büscheltyps weisen keine gleichförmige Verteilung der Borsten auf. Weiterhin darf ein gutes Bürstenwerkzeug die Borste nicht übermäßig festklemmen, wie zum Beispiel durch Ringe oder Klammern, wodurch die Querschnittsfläche der Borste im Klemmbereich verringert würde. Diese Klemmwirkung oder zu starke Klemmwirkung verursacht eine punktförmige Beanspruchung, die dazu führen kann, daß die Borste vorzeitig bricht. Schließlich sollte ein gutes Bürstenwerkzeug der Borste keine Möglichkeit geben, an einer metallischen Seitenplatte zu scheuern, was ebenfalls zum Bruch führt.A good brush tool should have a uniform distribution of bristles around the circumference of the tool. Tufted type brushes do not have a uniform distribution of bristles. Furthermore, a good brush tool should not clamp the bristle excessively, such as with rings or clamps, which would reduce the cross-sectional area of the bristle in the clamping area. This clamping action or excessive clamping action causes a point-like stress which can lead to premature bristle breakage. Finally, a good brush tool should not allow the bristle to rub against a metal side plate, which also leads to breakage.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bürstenwerkzeuges sind auch aus DE-B-1005928 bekannt. Hier werden Büschel aus Borsten einzeln in eine zentrale Nabe aus geformten Kunststoffmaterial eingesetzt, wobei die einzelnen Büschel durch federbeaufschlagte Halteelemente nahe ihren äußeren Enden und durch in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete profilierte Kurven nahe ihren inneren Enden gehalten werden.A method and a device for producing a brush tool are also known from DE-B-1005928. Here, tufts of bristles are individually inserted into a central hub made of molded plastic material, the individual tufts being held by spring-loaded holding elements near their outer ends and by profiled curves arranged at intervals in the circumferential direction near their inner ends.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges verfügbar zu machen, bei welchem die Fasern an der Nabe derart befestigt sind, daß Beanspruchungen der Borsten, die zu einem vorzeitigen Brechen der Borsten führen können, vermieden werden.It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing a rotatable brush tool in which the fibers are attached to the hub in such a way that stresses on the bristles which can lead to premature breakage of the bristles are avoided.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer rotierbaren Bürste verfügbar zu machen, welches relativ wenige manuelle oder mechanische Schritte zum Befestigen der Borsten an der Nabe erfordert.Another object of the present invention is to provide a method of making a rotatable brush which requires relatively few manual or mechanical steps for attaching the bristles to the hub.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer rotierbaren Bürste verfügbar zu machen, bei welchen die Borsten mit einer gleichförmigen Dichte um den Umfang der Nabe verteilt sind und mit einem Minimum an Abfall bezüglich der Länge der Borsten.Another object of the present invention is to provide a To provide a method and apparatus for making a rotary brush in which the bristles are distributed at a uniform density around the circumference of the hub and with a minimum of waste in the length of the bristles.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bürstenwerkzeuges mit einer Nabe und einer Vielzahl von Borsten, die sich von der Nabe erstrecken, verfügbar gemacht, welches folgende Schritte aufweist:According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a brush tool having a hub and a plurality of bristles extending from the hub, comprising the steps of:
Bereitstellen einer Form mit zwei Formhälften, die eine Ausnehmung definieren, wobei die Ausnehmung entlang einer Grenzfläche in eine schließbare Formausnehmung und eine borstenaufnehmende Ausnehmung unterteilt ist und die Form weiterhin wenigstens einen Stift zum Ausrichten der Borsten aufweist, der sich innerhalb der borstenaufnehmenden Ausnehmung erstreckt;Providing a mold having two mold halves defining a recess, the recess being divided along an interface into a closable mold recess and a bristle-receiving recess, the mold further comprising at least one pin for aligning the bristles extending within the bristle-receiving recess;
Einführen einer festen Packung aus Borsten in die borstenaufnehmende Ausnehmung nahe dem wenigstens einen borstenausrichtenden Stift, so daß ein Ende der Borsten innerhalb der Formausnehmung angeordnet ist und das andere Ende der Borsten eine kontinuierliche Borstenfüllung bildet;inserting a solid pack of bristles into the bristle-receiving recess proximate the at least one bristle aligning pin such that one end of the bristles is disposed within the mold recess and the other end of the bristles forms a continuous bristle fill;
Schließen der Formausnehmung, so daß die Enden der Borsten innerhalb der Formausnehmung lediglich durch die Formhälften nahe der Grenzfläche der Formausnehmung und der borstenaufnehmenden Ausnehmung zusammengeklemmt werden und dadurch in Position gehalten werden ohne zusätzliche Haltemittel;Closing the mold cavity so that the ends of the bristles within the mold cavity are merely clamped together by the mold halves near the interface of the mold cavity and the bristle-receiving cavity and are thereby held in position without additional holding means;
Einführen eines fließbaren thixotropen Materials in die Formausnehmung, so daß wenigstens ein Abschnitt jeder Borste, der innerhalb der Formausdehnung angeordnet ist, von dem thixotropen Material umgeben ist;introducing a flowable thixotropic material into the mold cavity so that at least a portion of each bristle disposed within the mold cavity is surrounded by the thixotropic material;
Aushärten des thixotropen Materials in der Formausnehmung, wodurch der Abschnitt jeder Borste in der Formausnehmung in dem ausgehärteten thixotropen Material eingebettet wird und das ausgehärtete thixotrope Material die Nabe des Bürstenwerkzeuges bildet undCuring the thixotropic material in the mold cavity, whereby the portion of each bristle in the mold cavity is embedded in the cured thixotropic material and the cured thixotropic material forms the hub of the brush tool and
Entfernen des Bürstenwerkzeuges aus der Ausnehmung.Removing the brush tool from the recess.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges vorgesehen, welches eine Nabe und eine Vielzahl sich davon erstreckender Borsten aufweist und mitFurthermore, according to the present invention, a device is provided for producing a rotatable brush tool, which has a hub and a plurality of bristles extending therefrom and with
eine Ausnehmung definierenden Mitteln,means defining a recess,
mehreren in der Ausnehmung angeordneten Mitteln zum Ausrichten der Borsten,several means arranged in the recess for aligning the bristles,
in der Ausnehmung angeordneten Formmitteln einschließlich einer ersten Formhälfte und einer zweiten Formhälfte versehen ist, wobei die erste und die zweite Formhälfte zusammen eine dazwischen befindliche Formausnehmung mit der gewünschten Gestalt der Nabe des rotierbaren Bürstenwerkzeuges zum Aufnehmen von Borsten, die nahe den Mitteln zum Ausrichten der Borsten angeordnet sind, bilden, und die zweite Formhälfte weiterhin mit einem Kanal für das Einführen eines aushärtbaren thixotropen Naben-Materials in die Formausnehmung versehen ist,mold means arranged in the recess including a first mold half and a second mold half, the first and second mold halves together forming a mold recess therebetween with the desired shape of the hub of the rotatable brush tool for receiving bristles arranged near the means for aligning the bristles, and the second mold half is further provided with a channel for introducing a curable thixotropic hub material into the mold recess,
dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften ein Ende der Borsten einklemmen, um diese Borsten ohne zusätzliche Haltemittel in Position zu halten.characterized in that the mold halves clamp one end of the bristles to hold these bristles in position without additional holding means.
Bündel von Borsten werden zwischen den borstenausrichtenden Stiften senkrecht zur Umfangskante der Ausnehmung angeordnet, so daß die nach innen weisenden Enden der Borsten innerhalb der Formausnehmung angeordnet sind. Wenn ein thixotropes Material durch den Kanal in die Formausnehmung eingeführt wird, werden die nach innen weisenden Enden der Borsten in dem Material bei dessen Aushärtung eingebettet.Bundles of bristles are arranged between the bristle aligning pins perpendicular to the peripheral edge of the cavity so that the inwardly facing ends of the bristles are located within the mold cavity. When a thixotropic material is introduced into the mold cavity through the channel, the inwardly facing ends of the bristles become embedded in the material as it cures.
Zwecks Veranschaulichung der Erfindung ist in den Zeichnungen eine derzeit bevorzugte Ausführungsform dargestellt. Dabei soll jedoch diese Erfindung keinesfalls auf die gezeigten genauen Anordnungen und Mittel beschränkt sein.For the purpose of illustrating the invention, a presently preferred embodiment is shown in the drawings. However, this invention is in no way intended to be limited to the precise arrangements and instrumentalities shown.
Figur 1 ist die Draufsicht eines rotierbaren Bürstenwerkzeugs, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.Figure 1 is a top view of a rotary brush tool, which was prepared according to the process of the present invention.
Figur 2 ist ein Querschnitt des rotierbaren Bürstenwerkzeuges gemäß Figur 1 entlang den Linien 2-2 der Figur 1.Figure 2 is a cross-sectional view of the rotary brush tool of Figure 1 taken along lines 2-2 of Figure 1.
Figur 3 ist eine Draufsicht eines anderen, geringfügig modifizierten rotierbaren Bürstenwerkzeuges, das mit der Vorrichtung gemäß den Figuren 4 - 9 hergestellt worden ist.Figure 3 is a plan view of another slightly modified rotary brush tool made with the apparatus of Figures 4-9.
Figur 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.Figure 4 is an exploded view of the device according to the present invention.
Figur 5 ist eine Draufsicht eines Teiles der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.Figure 5 is a plan view of a portion of the device according to the present invention.
Figur 6 veranschaulicht die Anordnung der Borstenbündel in der Ausnehmung der vorliegenden Erfindung.Figure 6 illustrates the arrangement of the bristle bundles in the recess of the present invention.
Figur 7 ist eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung mit den Borstenbündeln in der gewünschten Lage bei geschlossener Form.Figure 7 is a top view of the present invention with the bristle bundles in the desired position with the mold closed.
Figur 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie 8 - 8 der Figur 7.Figure 8 is a cross-section along line 8 - 8 of Figure 7.
Figur 9 ist eine Ansicht in teilweise auseinandergezogenem Zustand der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt das Entstehen des rotierbaren Bürstenwerkzeuges der Figur 3 während der Herstellung unter Anwendung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.Figure 9 is a partially exploded view of the apparatus of the present invention and shows the formation of the rotary brush tool of Figure 3 during manufacture using the apparatus of the present invention.
Figur 10 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines rotierbaren Bürstenwerkzeuges, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.Figure 10 is a partial cross-sectional view of another embodiment of a rotary brush tool that can be made in accordance with the present invention.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. In den Figuren 1 und 2 ist ein rotierbares Bürstenwerkzeug 10 dargestellt, welches unter Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung genäß der Erfindung hergestellt worden ist. Das rotierbare Bürstenwerkzeug 10 weist eine Nabe 12 und Borsten 14 auf. In Figur 1 sind lediglich Teile der eigentlichen Borsten dargestellt. Jedoch sind die Borsten kontinuierlich um den gesamten Umfang des Borstenwerkzeuges 10 angeordnet.In the drawings, like reference numerals refer to like parts. Figures 1 and 2 show a rotatable brush tool 10 that has been manufactured using the method and device according to the invention. The rotatable brush tool 10 has a hub 12 and bristles 14. Only parts of the actual bristles are shown in Figure 1. However, the bristles are arranged continuously around the entire circumference of the bristle tool 10.
Die Nabe 12 ist vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch geformt, um die Verwendung des Werkzeuges 10 als rotierbares Werkzeug zu erleichtern. Jedoch kann die Form der Nabe 12 an die jeweils erforderlichen unterschiedlichen Anwendungen angepaßt werden, wie zum Beispiel Schalenform, die Form von Stirn-Seiten-Bürsten u.s.w. Somit kann die Erfindung, wenngleich sie im Zusammenhang mit einem flachen rotierbaren Bürstenwerkzeug beschrieben wird, ohne weiteres auch für andere Formen angepaßt werden.The hub 12 is preferably substantially cylindrically shaped to facilitate use of the tool 10 as a rotary tool. However, the shape of the hub 12 can be adapted to suit different applications as required, such as bowl shape, face-to-face brush shape, etc. Thus, although the invention is described in the context of a flat rotary brush tool, it can be readily adapted to other shapes.
Die Nabe 12 ist mit einer axialen Öffnung 16 versehen, so daß das Bürstenwerkzeug 10 mit einer rotierbaren Antriebswelle verbunden werden kann, zum Beispiel der rotierbaren Welle einer Werkzeugmaschine. Die Öffnung 16 kann nach Bedarf an die spezielle Welle angepaßt werden, mit der sie zu verbinden ist. So kann die Öffnung 16 quadratisch oder rhombisch sein oder irgendeine andere Form je nach Bedarf aufweisen, so daß die Drehbewegung der Antriebswelle auf das Bürstenwerkzeug 10 übertragen wird.The hub 12 is provided with an axial opening 16 so that the brush tool 10 can be connected to a rotatable drive shaft, for example the rotatable shaft of a machine tool. The opening 16 can be adapted as required to the specific shaft to which it is to be connected. Thus, the opening 16 can be square or rhombic or have any other shape as required so that the rotary movement of the drive shaft is transmitted to the brush tool 10.
Wie am besten in Figur 2 zu erkennen ist, umfassen die Borsten 14 einzelne Bürstenfasern oder -drähte von gleichförmiger Länge, die in der Nabe 12 eingebettet sind. Vorzugsweise wird die Nabe 12 aus einem aushärtbaren Polymermaterial hergestellt, welches verstärkt sein kann, so daß die einzelnen Borstenfasern oder -drähte in der Nabe 12 vor dem Aushärten angeordnet werden können und nach dem Aushärten fest in der Nabe 12 eingebettet bleiben. Nach dem Aushärten der Nabe 12 bleiben die Borsten 14 fest in ihr eingebettet, ohne daß mechanische Haltemittel wie Klemmen, Klammern, Bändern oder dergleichen notwendig wären.As best seen in Figure 2, the bristles 14 comprise individual brush fibers or wires of uniform length embedded in the hub 12. Preferably, the hub 12 is made of a curable polymeric material, which may be reinforced so that the individual bristle fibers or wires can be arranged in the hub 12 prior to curing and remain firmly embedded in the hub 12 after curing. After the hub 12 has cured, the bristles 14 remain firmly embedded therein without the need for mechanical retaining means such as clamps, staples, bands or the like.
Aus den Zeichnungen ist ferner ersichtlich, daß eine kontinuierliche Borstenfüllung 14 erreicht wird. Dies führt zu einem Bürstenwerkzeug, welches mit einer gleichförmigen Verteilung der Borsten über den Umfang des Werkzeuges versehen ist.It can also be seen from the drawings that a continuous bristle filling 14 is achieved. This leads to a brush tool which is provided with a uniform distribution of the bristles over the circumference of the tool.
Ein bevorzugtes Material für die Borsten ist ein Nylonmaterial, das mit Schleifpartikeln imprägniert ist. Jedoch kann auch irgendein anderes Borstenmaterial wie zum Beispiel Kunststoffasern oder natürliche Borsten wie zum Beispiel Pflanzenfasern oder Tierhaar je nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung, für welche das Bürstenwerkzeug benutzt wird, verwendet werden. Die Borsten 14 sind vorzugsweise von gleichförmiger Länge und erstrecken sich radial von der Nabe 12, so daß kein sekundäres Schneiden erforderlich ist, um die Borsten der fertigen Bürste mit einer gleichförmigen Länge zu versehen. Darüberhinaus sind, da die Borsten direkt in der Nabe 12 eingebettet werden, keine mechanischen Befestigungsmittel erforderlich, um die Borsten in ihrer Position zu halten. Da keine mechanischen Befestigungsmittel erforderlich sind, werden auch keine Schlingen benötigt, wodurch die Menge an erforderlichem Borstenmaterial verringert wird. Vorzugsweise werden die Borsten dicht gepackt, um eine im wesentlichen kontinuierliche Bürstenoberfläche zu erreichen, das heißt, eine Bürstenoberfläche ohne ins Gewicht fallende Abstände zwischen den einzelnen Borstenfasern.A preferred material for the bristles is a nylon material impregnated with abrasive particles. However, any other bristle material such as plastic fibers or natural bristles such as plant fibers or animal hair may be used depending on the requirements of the particular application for which the brush tool is used. The bristles 14 are preferably of uniform length and extend radially from the hub 12 so that no secondary cutting is required to provide the bristles of the finished brush with a uniform length. Furthermore, since the bristles are embedded directly in the hub 12, no mechanical fasteners are required to hold the bristles in place. Since no mechanical fasteners are required, no loops are needed, thereby reducing the amount of bristle material required. Preferably, the bristles are densely packed to achieve a substantially continuous brush surface, that is, a brush surface with no significant gaps between the individual bristle fibers.
Figur 3 zeigt ein anderes Bürstenwerkzeug 10' mit den gleichen Elementen wie das rotierbare Bürstenwerkzeug, welches in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, jedoch mit anderen Proportionen. Die Figuren 4 - 9 zeigen, wie die Bürste 10' der Figur 3 gemäß dem Verfahren und mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung ebenfalls für die Bürsten, die in den Figuren 1 und 10 dargestellt sind, verwendet werden kann.Figure 3 shows another brush tool 10' with the same elements as the rotatable brush tool shown in Figures 1 and 2, but with different proportions. Figures 4 - 9 show how the brush 10' of Figure 3 is manufactured according to the method and device of the present invention. It should be noted, however, that the invention can also be used for the brushes shown in Figures 1 and 10.
Figur 4 zeigt in auseinandergezogener Ansicht eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine Grundplatte 20 in Form einer Scheibe mit einer zentralen Öffnung 22 auf. Senkrecht zur Scheibe erstrecken sich mehrere ringförmig angeordnete Stifte 24 zum Ausrichten der Borsten, deren Funktion im folgenden erläutert wird. Die Grundplatte 20 ist weiter mit einer ringförmigen Nut 26 und mehreren Zapfenlöchern 28 versehen, die Befestigungszapfen wie zum Beispiel Zapfen 60 aufnehmen, der im Schnitt in Figur 8 dargestellt ist, wodurch die Vorrichtung in einer Position gehalten wird. Die Zapfen 60 können in den entsprechenden Löchern in einer Basishalterung angeordnet sein, um die Vorrichtung abnehmbar zu befestigen.Figure 4 shows an exploded view of a device for carrying out the method according to the present invention. The device has a base plate 20 in the form of a disk with a central opening 22. Several ring-shaped pins 24 extend perpendicular to the disk for aligning the bristles, the function of which is explained below. The base plate 20 is further provided with an annular groove 26 and a plurality of pin holes 28 which receive mounting pins such as pin 60 shown in section in Figure 8, thereby holding the device in position. The pins 60 may be disposed in corresponding holes in a base bracket to removably mount the device.
Ein ringförmiger Bund 30 bildet den äußeren Umfang einer zylindrischen Ausnehmung. Eine Kante des ringförmigen Bundes 30 paßt in die Nut 26 der Grundplatte 20. Ein Mittelteil 32 paßt in die Mittelöffnung 22 der Grundplatte 20. Das Mittelteil kann irgendeine erforderliche Form aufweisen, wie dies im folgenden beschrieben wird, um ein rotierbaren Bürstenwerkzeug mit einer zentralen Öffnung 16' mit einer besonderen erforderlichen Form herzustellen (bei der folgenden Ausführung ist das Mittelteil zylindrisch, um eine runde zentrale Öffnung 16' in dem rotierbaren Bürstenwerkzeug 10' herzustellen). Das Mittelteil 32 ist weiterhin mit einer Gewindebohrung 34 entlang seiner Achse versehen.An annular collar 30 forms the outer periphery of a cylindrical recess. One edge of the annular collar 30 fits into the groove 26 of the base plate 20. A center portion 32 fits into the center opening 22 of the base plate 20. The center portion may have any required shape, as described below, to produce a rotary brush tool with a central opening 16' of a particular required shape (in the following embodiment, the center portion is cylindrical to produce a round central opening 16' in the rotary brush tool 10'). The center portion 32 is further provided with a threaded bore 34 along its axis.
Eine erste Formhälfte 36 und eine zweite Formhälfte 38 sind so ausgebildet, daß sie um das Mittelteil 32 passen. Zusammen bilden die Formhälften 36 und 38 eine Ausnehmung mit der für die Nabe 12' vorgesehenden Gestalt. Die Formhälften 36 und 38 weisen weiterhin zentrale Öffnungen auf, so daß sie um das Mittelteil 32 passend satt an diesem anliegen. Natürlich sind die zentralen Öffnungen der Formhälften 36 und 38 von einer Gestalt, die komplementär zu der Gestalt des Mittelteiles ist, um ein rotierbares Bürstenwerkzeug 10' herzustellen, welches eine Mittelöffnung 16' mit der gewünschten Cestalt aufweist. Die Formhälften 36 und 38 weisen weiterhin vorstehende Rippen 37 und 39 nahe den jeweiligen äußeren Begrenzungen auf. Diese Rippen 37 und 39 haben die Form von vorstehenden Rändern, die dazu dienen, die Borsten sicher zusammenzuklemmen, wenn die Formhälften 36 und 38 gegeneinandergedrückt werden, wie dies im folgenden zu erkennen ist. Wenigstens eine der Formhälften, hier 38, ist mit einem Kanal 40 versehen, so daß das Material, aus welchem die Nabe 12 geformt wird, in fließfähigem Zustand in den Raum zwischen Formhälften 36 und 38 eingeführt werden kann. Der Kanal 40 kann auch eine Einfüllöffnung für das Einführen des Nabenmaterials bilden, wobei eine der Formhälften zusätzliche Öffnungen wie zum Beispiel 41 aufweisen kann, um das Entweichen von Luft und von anderen Gasen aus dem Raum zwischen den Formhälften zu ermöglichen.A first mold half 36 and a second mold half 38 are formed to fit around the center member 32. Together, the mold halves 36 and 38 form a recess having the shape intended for the hub 12'. The mold halves 36 and 38 further have central openings so that they fit snugly around the center member 32. Of course, the central openings of the mold halves 36 and 38 are of a shape complementary to the shape of the center member to produce a rotatable brush tool 10' having a central opening 16' of the desired shape. The mold halves 36 and 38 further have projecting ribs 37 and 39 near their respective outer perimeters. These ribs 37 and 39 are in the form of projecting edges which serve to securely clamp the bristles together when the mold halves 36 and 38 are pressed against each other, as can be seen below. At least one of the mold halves, here 38, is provided with a channel 40 so that the material, from which the hub 12 is formed can be introduced in a flowable state into the space between mold halves 36 and 38. The channel 40 can also form a filling opening for the introduction of the hub material, whereby one of the mold halves can have additional openings such as 41 to allow the escape of air and other gases from the space between the mold halves.
Koaxial zum Mittelteil 32 und den Formhälften ist eine Klemmscheibe 42 vorgesehen. Die Klemmscheibe 42 ist mit einer zentralen Öffnung zum Aufnehmen eines Bolzens 44 versehen, dem vorzugsweise eine Scheibe 46 zugeordnet ist. Der Bolzen 44 erstreckt sich durch die Klemmscheibe 42 und die Mittelöffnung in der zweiten Formhälfte 38 hindurch und ist in Eingriff mit der Gewindebohrung 34 im Mittelteil 32.A clamping disk 42 is provided coaxially with the central part 32 and the mold halves. The clamping disk 42 is provided with a central opening for receiving a bolt 44, which is preferably associated with a disk 46. The bolt 44 extends through the clamping disk 42 and the central opening in the second mold half 38 and is in engagement with the threaded bore 34 in the central part 32.
Figur 5 zeigt eine Anzahl von Teilen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in zusammengesetztem Zustand, um die Borsten und das zu formende Material zur Herstellung einer rotierbaren Bürste aufzunehmen. Die Grundplatte 20 ist sorgfältig an einer Oberfläche mittels Zapfen (wie z. B. 60 in Figur 8) befestigt, die von der Oberfläche des Bodens vorstehen und in Zapfenlöchern 28 sitzen. Der ringförmige Bund 30 paßt in die ringförmige Nut 36 in der Grundplatte 20, um eine im wesentlichen zylindrische Ausnehmung zu bilden. Die Stifte 24 zum Ausrichten der Borsten verlaufen parallel zur Achse der zylindrischen Ausnehmung, die durch die Grundplatte 20 und den ringförmigen Bund 30 gebildet wird. In der Mitte der zylindrischen Ausnehmung befindet sich das Mittelteil 32. Die untere Formhälfte 36 ist um das Mittelteil 32 an der Grundplatte 20 angeordnet. Diese Teile bilden zusammen eine zylindrische Ausnehmung, in welche Borstenbündel eingeführt werden können, um das rotierbare Bürstenwerkzeug zu bilden.Figure 5 shows a number of parts of the device according to the present invention assembled to receive the bristles and the material to be molded to make a rotatable brush. The base plate 20 is securely attached to a surface by means of pins (such as 60 in Figure 8) projecting from the surface of the base and seated in pin holes 28. The annular collar 30 fits into the annular groove 36 in the base plate 20 to form a substantially cylindrical recess. The pins 24 for aligning the bristles run parallel to the axis of the cylindrical recess formed by the base plate 20 and the annular collar 30. In the center of the cylindrical recess is the center part 32. The lower mold half 36 is arranged around the center part 32 on the base plate 20. These parts together form a cylindrical recess into which bundles of bristles can be inserted to form the rotatable brush tool.
Figur 6 zeigt das Einlegen der Borsten 14'. Die Borsten 14' werden vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, in kleinen Bündeln 48 angeordnet, deren Größe so bemessen sein kann, daß jedes Bündel 48 in den Raum zwischen zwei der Borsten-Ausrichtstifte 24 paßt. Die Bündel 48 können durch kleine Bänder zusammengehalten werden, die entfernt werden können, wenn das Bündel in die Ausnehmung eingelegt wird. Die Borsten 14' weisen eine derartige Länge auf, daß ein Ende jeder Borste im wesentlichen in Kontakt mit der inneren Oberfläche des ringförmigen Bundes 30 ist, während das gegenüberliegende Ende jeder Borste sich im wesentlichen radial innenseitig von der Rippe 37 der inneren Formhälfte 36 befindet. Auf diese Weise stehen die radial nach innen weisenden Enden der Borsten in den Raum zwischen oberer und unterer Formhälfte 36 bzw. 38 vor, wenn die obere Formhälfte 38 am Mittelteil 32 festgeklemmt ist.Figure 6 shows the insertion of the bristles 14'. The bristles 14' are preferably, but not necessarily, arranged in small bundles 48, the size of which can be such that each bundle 48 fits into the space between two of the bristle alignment pins 24. The bundles 48 may be held together by small bands which may be removed when the bundle is placed in the recess. The bristles 14' are of such a length that one end of each bristle is substantially in contact with the inner surface of the annular collar 30 while the opposite end of each bristle is substantially radially inward of the rib 37 of the inner mold half 36. In this way, the radially inwardly facing ends of the bristles protrude into the space between the upper and lower mold halves 36 and 38, respectively, when the upper mold half 38 is clamped to the central part 32.
Die Nabe 12' des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10' wird vorzugsweise aus einem gießbaren Harz hergestellt, wie z. B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, aus Epoxyharz, Polyurethan, Akrylharzderivaten, Polyestern usw. Es ist weiterhin vorzuziehen, daß das zu formende Material thixotrop ist, wenn es in die Formausnehmung eingeführt wird. Die Thixotropie des zu formenden Materials in Verbindung mit dem engen Zusammendrücken der Borsten 14' durch die Lippen 37 und 39 der Formhälften 36 und 38 gibt die Möglichkeit, das zu formende Material in die Formausnehmung einzuführen, ohne daß es aus der Formausnehmung zwischen den Borsten 14' herausläuft. So bleibt das zu formende Material auf den Raum zwischen den Formhälften 36 und 38 beschränkt.The hub 12' of the rotary brush tool 10' is preferably made of a moldable resin such as, but not limited to, epoxy resin, polyurethane, acrylic resin derivatives, polyesters, etc. It is further preferred that the material to be molded be thixotropic when introduced into the mold cavity. The thixotropy of the material to be molded, combined with the tight compression of the bristles 14' by the lips 37 and 39 of the mold halves 36 and 38, provides the ability to introduce the material to be molded into the mold cavity without it running out of the mold cavity between the bristles 14'. Thus, the material to be molded remains confined to the space between the mold halves 36 and 38.
Figur 7 zeigt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Anordnung zur Aufnahme des eingeführten thixotropen zu formenden Materials. Die obere Formhälfte 38 ist über dem Mittelteil 32 (in Figur 7 nicht sichtbar) eingepaßt, so daß die nach innen weisenden Enden der Borsten 14 eng zwischen den Rippen 37 und 39 an den Formhälften 36 und 38 eingeklemmt sind. Dieses Klemmen wird durch den Bolzen 44 bewirkt, der in die Gewindebohrung 34 des Mittelteils 32 eingeschraubt und angezogen ist und somit die Klemmscheibe 42 nach unten gegen die Formhälfte 38 drückt. Die Klemmscheibe 42 ist an ihrer inneren Oberfläche vorzugsweise nicht mit Gewinde versehen, wobei eine übliche Scheibe 46 vorzugsweise zwischen dem Kopf des Bolzens 44 und der Klemmscheibe 42 angeordnet ist, um die Klemmkraft über eine größere Fläche zu verteilen. Die obere Formhälfte 38 weist einen durch sie hindurchgehenden Kanal 40 auf, der auch mit einer flachen Ausnehmung versehen sein kann, die als Einguß dient. Der Kanal 40 steht mit dem Raum in Verbindung, welcher zwischen den Formhälften 36 und 38 um das Mittelteil 32 gebildet wird.Figure 7 shows the apparatus according to the present invention arranged to receive the introduced thixotropic material to be molded. The upper mold half 38 is fitted over the middle part 32 (not visible in Figure 7) so that the inwardly facing ends of the bristles 14 are tightly clamped between the ribs 37 and 39 on the mold halves 36 and 38. This clamping is effected by the bolt 44 which is screwed into the threaded bore 34 of the middle part 32 and tightened and thus presses the clamping disk 42 downwards against the mold half 38. The clamping disk 42 is at its inner Surface preferably not threaded, a conventional disk 46 preferably being arranged between the head of the bolt 44 and the clamping disk 42 to distribute the clamping force over a larger area. The upper mold half 38 has a channel 40 passing through it, which can also be provided with a shallow recess which serves as a sprue. The channel 40 communicates with the space which is formed between the mold halves 36 and 38 around the central part 32.
Figur 8 ist ein Querschnitt der Vorrichtung in der Anordnung gemäß Figur 7, nachdem das gießbare Harz zwecks Bildung der Nabe eingeführt worden ist. Es ist in Figur 8 deutlich zu sehen, daß die Borsten 14 wirksam zwischen den Rippen 37 und 39 an den Formhälften 36 und 38 durch Anziehen des Klemmbolzens 44 in der Gewindebohrung 34 im Mittelteil 32 eingeklemmt sind. Wenn ein fließfähiges thixotropes gießbares Harz zwischen den Formhälften 36 und 38 durch den Kanal 40 eingeführt wird, fließt das Material um das Mittelteil 32 und bettet die nach innen weisenden Enden der Borsten 14 wirksam in dem Material ein.Figure 8 is a cross-sectional view of the device in the configuration of Figure 7 after the moldable resin has been introduced to form the hub. It can be clearly seen in Figure 8 that the bristles 14 are effectively clamped between the ribs 37 and 39 on the mold halves 36 and 38 by tightening the clamp bolt 44 in the threaded bore 34 in the center portion 32. When a flowable thixotropic moldable resin is introduced between the mold halves 36 and 38 through the channel 40, the material flows around the center portion 32 and effectively embeds the inwardly facing ends of the bristles 14 in the material.
Die obere Formhälfte 38 kann ferner kleine Öffnungen wie z. B. 41 in Figur 8 aufweisen, um Gase während des Aushärtens des gießbaren Harzes entweichen zu lassen. Nach dem Aushärten des Harzes zwischen den Formhälften 36 und 38 bildet es die Nabe 12' des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10'. Die Form der zentralen Öffnung 16' des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10' ist einfach die Querschnittsform des Mittelteiles 32, welches bei der dargestellten Ausführungsform rund ist, jedoch rechteckig, mit Zähnen versehen usw. sein kann, wie es für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist.The upper mold half 38 may also have small openings such as 41 in Figure 8 to allow gases to escape during curing of the moldable resin. After curing of the resin between the mold halves 36 and 38, it forms the hub 12' of the rotary brush tool 10'. The shape of the central opening 16' of the rotary brush tool 10' is simply the cross-sectional shape of the center portion 32, which is round in the illustrated embodiment, but may be rectangular, toothed, etc., as required for a particular application.
Figur 9 zeigt das fertige rotierbare Bürstenwerkzeug 10' welches aus der Vorrichtung entfernt wird. Nachdem das thixotrope Material der Nabe 12 ausgehärtet ist, wird der Bolzen 44 gelöst und aus der Mittelbohrung 34 und dem Mittelteil 32 entfernt;Figure 9 shows the finished rotary brush tool 10' being removed from the fixture. After the thixotropic material of the hub 12 has cured, the bolt 44 is loosened and removed from the center bore 34 and the center portion 32;
die Klemmscheibe 42 und die obere Formhälfte 38 werden entfernt. Das rotierbare Bürstenwerkzeug 10' kann dann aus der Ausnehmung, die durch die Grundplatte 20 und den ringförmigen Bund 30 gebildet wird, herausgenommen werden. Die spezielle Form der Nabe 12 hängt von der speziellen Konfiguration der Formhälften 36 und 38 ab. Formhälften 36 und 38 können so ausgestaltet sein, daß sie auf die Nabe 12 jede Art von Form, Abschrägung oder Nuten, je nach Erfordernissen, übertragen. Da die äußeren Enden der Borsten 14 gleichförmig gegen die innere Oberfläche des ringförmigen Bundes 30 geschichtet worden sind, ist ein Beschneiden der Borsten im allgemeinen nicht erforderlich.the clamp disk 42 and the upper mold half 38 are removed. The rotatable brush tool 10' can then be removed from the recess formed by the base plate 20 and the annular collar 30. The particular shape of the hub 12 depends on the particular configuration of the mold halves 36 and 38. Mold halves 36 and 38 can be designed to impart to the hub 12 any type of shape, bevel or grooves as required. Since the outer ends of the bristles 14 have been uniformly laminated against the inner surface of the annular collar 30, trimming of the bristles is generally not necessary.
Die Formhälften 36 und 38 können weiterhin an ihren inneren Oberflächen so ausgestaltet sein, daß sie die fertige Nabe 12 mit einer inneren Schulter oder Nut um die Öffnung 16 herum versehen, wie dies an der Nabe 12 in Figur 8 dargestellt ist. Eine derartige innere Schulter gibt die Möglichkeit, in die Mittelöffnung 16 unterschiedliche Adapter (nicht dargestellt) einzuführen, um so das Bürstenwerkzeug 10 an unterschiedlichen Wellen anbringen zu können, z. B. solchen mit einer quadratischen oder rhombischen Form, oder an Wellen mit unterschiedlichen Durchmessern, wie z. B. 1/2", 1", 11/4" (12,7 mm; 25,4 mm; 31,75 mm) usw. Die Verwendung von Paßstücken ermöglicht es ferner, das Bürstenwerkzeug in einer kleineren Anzahl von Gebrauchsgrößen herzustellen und ermöglicht eine erhebliche Verringerung des Nabenmaterials für Bürsten mit großem Außendurchmesser. Die Nabe 12 braucht nur eine radiale Tiefe aufzuweisen, die ausreicht, um einen kleinen Abschnitt der Länge der Borsten 14 darin einzubetten. Durch Anbringen einer relativ großen Mittelöffnung 16 und Befestigen des rotierbaren Bürstenwerkzeuges 10 an einer relativ kleinen Welle unter Verwendung eines Paßstückes braucht nur eine relativ kleine Menge an Material für die Naben verwendet zu werden. Dies führt zu einer Bürste, die ein geringeres Gewicht aufweist und mit geringerem Aufwand herzustellen ist.The mold halves 36 and 38 may further be configured on their inner surfaces to provide the finished hub 12 with an inner shoulder or groove around the opening 16, as shown on the hub 12 in Figure 8. Such an inner shoulder provides the ability to insert different adapters (not shown) into the central opening 16 to enable the brush tool 10 to be attached to different shafts, e.g. those with a square or rhombic shape, or to shafts with different diameters, such as those with a hexagonal or hexagonal shape. e.g., 1/2", 1", 11/4" (12.7 mm; 25.4 mm; 31.75 mm), etc. The use of adapters also allows the brush tool to be manufactured in a smaller number of usable sizes and allows for a significant reduction in hub material for large outside diameter brushes. The hub 12 need only have a radial depth sufficient to embed a small portion of the length of the bristles 14 therein. By providing a relatively large central opening 16 and attaching the rotatable brush tool 10 to a relatively small shaft using an adapter, only a relatively small amount of material need be used for the hubs. This results in a brush that is lighter in weight and less expensive to manufacture.
Figur 10 zeigt eine Teilansicht im Querschnitt einer anderen Art eines rotierbaren Bürstenwerkzeugs 50. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ohne weiteres angepaßt werden, um auch ein derartiges Bürstenwerkzeug herzustellen. Das rotierbare Bürstenwerkzeug 50 weist zusätzliche Verstärkungsringe 52 auf, die in dem die Nabe bildenden Material 12' eingebettet sind, um die Festigkeit der Nabe 12 im Bedarfsfall zu vergrößern. Die Ringe 52 können aus Metall, dichtem Kunststoff oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Das Bürstenwerkzeug 50 wird mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einfach in der Weise hergestellt, daß die Ringe 50 und 52 unter und über den Borsten 14" beim Einlegen der Borsten in der Ausnehmung angeordnet werden. Beim Einführen des thixotropen Materials für die Nabe 12 in die Form wird das Material die Ringe 52 umgeben derart, daß die Ringe 52 in der Nabe nach dem Aushärten des Materials eingebettet sind. Eine solche Verstärkung, wie sie durch Ringe 52 bewirkt wird, ist besonders für rotierbare Bürstenwerkzeuge zweckmäßig, die einen kurzen radialen Abstand zwischen der äußeren Kante der Nabe 12 und der Kante der Mittelöffnung 16 aufweisen. Wenngleich eine derartige Dimensionierung der Nabe 12 zu einer erheblichen Einsparung von zu formendem Material führen kann, ist es möglich, daß eine dünne Nabe nicht die erforderliche Steifigkeit für Hochgeschwindigkeits-Verwendung aufweist. Die Ringe 52 bewirken diese zusätzliche Festigkeit.Figure 10 shows a partial cross-sectional view of another type of rotary brush tool 50. The apparatus of the present invention can be readily adapted to produce such a brush tool. The rotary brush tool 50 includes additional reinforcing rings 52 embedded in the hub forming material 12' to increase the strength of the hub 12 when necessary. The rings 52 may be made of metal, dense plastic, or any other suitable material. The brush tool 50 is manufactured with the apparatus of the present invention simply by placing the rings 50 and 52 under and over the bristles 14" as the bristles are placed in the recess. When the thixotropic material for the hub 12 is introduced into the mold, the material will surround the rings 52 such that the rings 52 are embedded in the hub after the material has hardened. Such reinforcement as provided by rings 52 is particularly useful for rotary brush tools having a short radial distance between the outer edge of the hub 12 and the edge of the central opening 16. While such sizing of the hub 12 can result in a significant saving in material to be molded, a thin hub may not have the necessary rigidity for high speed use. The rings 52 provide this additional strength.
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